Beschreibung
Verfahren zur Herstellung eines Düsenkörpers und Düsenkörper
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Düsenkörpers . Darüber hinaus betrifft die Erfindung einen Düsenkörper, der bei einem solchen Verfahren hergestellt werden kann .
Düsenkörper, die beispielsweise in Inj ektoren für Brennkraftmaschinen eingebaut werden, sind regelmäßig aus einem Teil gefertigt . Dabei werden an den Werkstoff eines solchen Düsenkörpers hohe Anforderungen gestellt . Düsenkörper für den Einsatz in Benzin-Hochdruck-Inj ektoren müssen aufgrund der Kraftstoffeigenschaften aus Edelstahl gefertigt werden, um Korrosionsbeständigkeit aufzuweisen . Neben der Korrosionsbeständigkeit gegenüber Feuchtigkeit im Kraftstoff, sollte der eingesetzte Werkstoff in Bereichen des Düsenkörpers eine hohe Härte und in anderen Bereichen eine hohe Schweißeignung aufweisen .
Die Aufgabe der Erfindung ist es , ein Verfahren zum Herstellen eines Düsenkörpers zu schaffen, das ein kostengünstiges Herstellen des Düsenkörpers ermöglicht .
Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche . Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet .
Gemäß eines ersten Aspekts zeichnet sich die Erfindung durch ein Verfahren zum Herstellen eines Düsenkörpers aus , der ein erstes Düsenkörperteil und ein zweites Düsenkörperteil um- fasst . In dem ersten Düsenkörperteil ist eine erste Düsenna- delausnehmung zur Aufnahme einer Düsennadel und ein erster Führungsbereich für die Düsennadel ausgebildet . In einem ersten Schritt wird das erste Düsenkörperteil mit dem zweiten Düsenkörperteil montiert, wobei sich zwischen dem
zweiten Düsenkörperteil und dem ersten Düsenkörperteil ein Montagebereich ausbildet . Der Montagebereich ist ein Bereich, in dem das erste Düsenkörperteil 1 und das zweite Düsenkörperteil 3 im montierten Zustand direkt gegenüberliegende Flächen aufweist, die sich nicht zwingend berühren müssen . Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass das erste Düsenkörperteil und das zweite Düsenkörperteil als Rotationskörper ausgebildet werden, wobei das erste Düsenkörperteil einen kleineren Durchmesser als das zweite Düsenkörperteil aufweist . Infolge dessen wird das erste Düsenkörperteil in das zweite Düsenkörperteil eingeschoben . Ferner bildet sich der Montagebereich beispielsweise zwischen dem ersten Düsenkörperteil und dem zweiten Düsenkörperteil aus , wenn beide als Rotationskörper mit gleichem Durchmesser ausgebildet sind und axial zueinander angeordnet sind.
Nach der Montage des ersten Düsenkörperteils mit dem zweiten Düsenkörperteil wird in einem weiteren Schritt Hartlot dem Montagebereich zugeführt . Das Hartlot ist so ausgewählt, dass seine Arbeitstemperatur im Bereich der Härtetemperatur des ersten Düsenkörpers liegt .
In einem weiteren Schritt werden das montierte erste Düsenkörperteil und zweite Düsenkörperteil einem Härtevorgang unterzogen . Während des Härtens wird die Härtetemperatur des ersten Düsenkörperteils erreicht .
Das Verfahren ermöglicht durch die günstige Aufteilung des Düsenkörpers auf mindestens zwei Einzelteile eine Kostenreduzierung . Das erste Düsenkörperteil kann aus einem anderen Material als das zweite Düsenkörperteil gefertigt werden . Hierdurch ist es möglich, statt einem teuren härtbaren Edelstahl auch einen vergleichsweise billigeren Edelstahl für das zweite Düsenkörperteil einzusetzen . Der Materialaufwand und die Kosten für den teuren Werkstoff werden dadurch deutlich reduziert . Ferner wird durch die mindestens zweiteilige Ausführung des Düsenkörpers der Zerspanungsgrad reduziert . Die zweiteilige Ausführung erlaubt es , für die j eweiligen konstruktiven Ausführungen das geeignete Rohmaterial einzuset-
zen, so dass deutlich weniger Materialabfall bei der spanenden Verarbeitung anfällt .
Ein deutlicher Kostenvorteil wird hinsichtlich Materialaufwand und Zerspanungsgrad erreicht .
Das Verfahren weist den weiteren Vorteil auf, dass während einem Verfahrensschritt das erste und zweite Düsenkörperteil über eine Hartlötverbindung miteinander verbunden werden und zumindest das erste Düsenkörperteil gehärtet wird. Das erste Düsenkörperteil und das zweite Düsenkörperteil durchlaufen einen Härtevorgang, währenddessen die Härtetemperatur des ersten Düsenkörperteils erreicht wird. Durch das Erreichen der Härtetemperatur während des Härtevorgangs wird zumindest das erste Düsenkörperteil gehärtet . Darüber hinaus erreicht das Hartlot während des Härtevorganges seine Arbeitstemperatur, schmilzt und fließt durch die Kapillarwirkung in den Montagebereich ein . Dadurch bildet sich eine Hartlötverbindung zwischen dem ersten Düsenkörperteil und dem zweiten Düsenkörperteil aus . Die Abstimmung der Arbeitstemperatur des Hartlots auf die Härtetemperatur des ersten Düsenkörperteils ermöglicht es , eine Verbindung der Düsenkörperteile mittels einer Hartlotverbindung zu erzielen .
In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird das zweite Düsenkörperteil aus einem gut schweißbaren Edelstahl und das erste Düsenkörperteil aus einem gut härtbaren Edelstahl gefertigt . Die gute Schweißeignung des zweiten Düsenkörperteils ist vorteilhaft, wenn der Düsenkörper beispielsweise in einen Inj ektor für Brennkraftmaschinen kraftstoff- dicht über eine Schweißverbindung eingebaut wird. Die gute Härtbarkeit des ersten Düsenkörperteils ist vorteilhaft, um beispielsweise den Verschleiß der ersten Düsennadelausnehmung zu reduzieren . Der Einsatz von unterschiedlichen Werkstoffen hat den Vorteil, dass gezielt auf die Materialeigenschaften in verschiedenen Bereichen des Düsenkörpers Einfluss genommen werden kann und man nicht auf einen einzigen Werkstoff für den Düsenkörper festgelegt ist .
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens , ist der Montagebereich an einem Ende mit einem Presssitz und an dem anderen Ende mit einem Spalt ausgebildet . Dies hat den Vorteil, dass zum einen das erste Düsenkörperteil über eine Presspassung mit dem zweiten Düsenkörperteil verbunden wird. Durch die Presspassung werden das erste und zweite Düsenkörperteil miteinander mechanisch gekoppelt und weisen eine fixierte Lage zueinander auf . Die Position der beiden Düsenkörperteile kann nur durch gezielte Krafteinwirkung verändert werden .
Die Ausbildung eines Spalts im Montagebereich ermöglicht es , eine bessere Hartlötverbindung zu erreichen . Das Hartlot fließt durch die Kapillarwirkung in den Spalt ein und bildet sich in dem Spalt aus . Hierdurch kann durch eine konstruktive Gestaltungsmaßnahme ein Bereich definiert werden, in dem sich die Hartlötverbindung ausbilden soll . Dadurch wird eine bessere Hartlötverbindung erreicht .
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird ein Düsennadelführungskörper vor dem Härtevorgang in das zweite Düsenkörperteil eingebracht . Infolgedessen wird der Düsennadelführungskörper dem Härtevorgang mit unterzogen . Dies hat den Vorteil, dass der Düsennadelführungskörper bei geeigneter Materialauswahl durch den Härtevorgang mit gehärtet wird.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird der Düsennadelführungskörper mit einer Presspassung in das zweite Düsenkörperteil eingebracht . Dies hat den Vorteil, das der Düsennadelführungskörper durch die Presspassung in einer fixierten Position zum zweiten Düsenkörperteil liegt . Die Presspassung zwischen dem zweiten Düsenkörperteil und dem Düsennadelführungskörper bewirkt darüber hinaus während des Härtevorgangs einen Diffusionsschweißprozess zwischen dem Düsennadelführungskörper und dem zweiten Düsenkörperteil . Dies
hat den Vorteil, dass eine feste Verbindung zwischen dem Dü- sennadelführungskörper und dem zweiten Düsenkörperteil auf einfache Weise entsteht .
In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens liegt die Härtetemperatur in einem Bereich von 1000 bis 1100 °Celsius . Dies hat den Vorteil, dass in diesem Bereich der Härtvorgang und die Lötverbindung einfach und kostengünstig herstellbar sind.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird Hartlot in Form von Hartlotpastenkügelchen dem Montagebereich zugeführt . Dies hat den Vorteil, dass die Menge des Hartlots und das Volumen der Hartlotkügelchen genau dosiert werden kann . Die Hartlotpastenkügelchen können beispielsweise j eweils ein Volumen von circa 1 mm3 aufweisen .
Die Erfindung zeichnet sich gemäß eines zweiten Aspekts durch einen Düsenkörper aus , der das erste Düsenkörperteil und das zweite Düsenkörperteil umfasst . In dem ersten Düsenkörperteil ist eine erste Düsennadelausnehmung zur Aufnahme einer Düsennadel und ein erster Führungsbereich für die Düsennadel ausgebildet . Zwischen dem zweiten Düsenkörperteil und dem ersten Düsenkörperteil ist der Montagebereich ausgebildet . In dem Montagebereich ist eine Hartlotverbindung ausgebildet, deren Arbeitstemperatur im Bereich der Härtetemperatur des ersten Düsenkörperteils liegt .
Dies hat den Vorteil, dass durch die mindestens zweiteilige Ausführung des Düsenkörpers und durch geeignete Werkstoffauswahl auf konstruktive Anforderungen eingegangen werden kann . Düsenkörperteile, die gut schweißbar sein müssen, können mit einem gut schweißbaren Edelstahl ausgeführt werden . Düsenkörperteile, die gut härtbar sein müssen, können mit einem gut härtbaren Edelstahl ausgeführt werden . Ferner wird durch einen Arbeitsschritt zumindest das erste Düsenkörperteil gehärtet sowie eine Hartlötverbindung geschaffen . Darüber hinaus
wird der Zerspannungsgrad minimiert, wodurch die Material- und Bearbeitungskosten vermindert werden
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im Folgenden anhand der schematischen Zeichnungen erläutert . Es zeigen :
Figur 1 einen Schnitt durch einen Inj ektor mit einem zweiteiligen Düsenkörper,
Figur 2 einen Schnitt durch einen zweiteiligen Düsenkörper mit einem Nadelführungskörper,
Figur 3 einen Schnitt durch den Montagebereich
Figur 4 ein Ablaufdiagramm.
Elemente gleicher Konstruktion oder Funktion sind figurenübergreifend mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet .
Figur 1 zeigt ein Einspritzventil, insbesondere für Brennkraftmaschinen in Kraftfahrzeugen . Das Einspritzventil hat ein Inj ektorgehäuse 12 , in dem eine Hochdruckbohrung 13 ausgebildet ist, und einen Anschluss 14 , der mit der Hochdruckbohrung 13 gekoppelt ist und durch den dem Einspritzventil Kraftstoff zugeführt werden kann . Das Einspritzventil umfasst ferner eine Hubvorrichtung 21 mit einer Aktoreinheit, die einen Aktor 17 und ein Ausgleichselement 20 umfasst, die in axialer Richtung miteinander gekoppelt sind. Der Aktor 17 ist beispielsweise als ein Piezo-Aktor ausgebildet . Der Hub der Hubvorrichtung 21 ist abhängig von der axialen Ausdehnung des Aktors 17 , die abhängig ist von einem Stellsignal . Die Hubvorrichtung 21 ist gekoppelt mit einer Düsennadel 15 und wirkt derart mit der Düsennadel 15 zusammen, dass der Hub der Hubvorrichtung 21 auf die Düsennadel 15 übertragen wird, und dass die Düsennadel 15 so in ihre Schließposition oder eine Offenposition bewegt wird.
Ferner weist das Einspritzventil einen zweiteiligen Düsenkörper auf, der aus einem ersten Düsenkörperteil 1 und einem zweiten Düsenkörperteil 3 umfasst . Der Düsenkörper ist über eine Düsenspannmutter 18 mit dem Inj ektorgehäuse 12 mechanisch gekoppelt . In dem ersten Düsenkörperteil 1 ist eine erste Düsennadelausnehmung 10 , ein erster Führungsbereich 8 und eine Einspritzdüse 16 ausgebildet . In dem zweiten Düsenkörperteil 3 ist eine zweite Düsennadelausnehmung 4 und ein zweiter Führungsbereich 9 ausgebildet, in den ein Düsennadel- führungskörper 2 eingebracht ist . In dem Düsennadelführungs- körper und dem ersten Führungsbereich 8 ist die Düsennadel 15 geführt .
In einer Schließposition verschließt die Düsennadel 15 die Einspritzdüse 16 und lässt andernfalls einen Kraftstoff-Fluss durch die Einspritzdüse 16 zu .
Figur 2 zeigt den zweiteiligen Düsenkörper, der aus das erste Düsenkörperteil 1 und das zweite Düsenkörperteil 3 umfasst . In dem ersten Düsenkörperteil 1 ist die erste Düsennadelausnehmung 10 und in dem zweiten Düsenkörperteil 3 ist die zweite Düsennadelausnehmung 4 ausgebildet . Zwischen dem ersten Düsenkörperteil 1 und dem zweiten Düsenkörperteil 3 ist ein Montagebereich 5 ausgebildet . In den zweiten Düsenkörperteil 3 ein Düsennadelführungskörper 2 eingebracht, der an einem zweiten Führungsbereich 9 anliegt . Das erste Düsenkörperteil 1 hat einen ersten Führungsbereich 8. Das zweite Düsenkörperteil 3 weist an dem vom Montagebereich 5 entfernt liegenden Ende einen Schweißbereich 6 auf . Der Schweißbereich dient zur kraftstoffdichten Anbindung des Düsenkörpers an den Inj ektor .
Figur 3 zeigt einen Schnitt durch den Montagebereich 5. Der Montagebereich 5 ist zwischen dem ersten Düsenkörperteil 1 und dem Düsenkörperteil 3 ausgebildet . Der Montagebereich ist ein Bereich, in dem das erste Düsenkörperteil 1 und das zweite Düsenkörperteil 3 im montierten Zustand direkt gegenüberliegende Flächen aufweist, die sich nicht zwingend berühren müssen . Der Montagebereich 5 weist in einem Bereich einen
Presssitz 11 auf . Ferner ist das erste Düsenkörperteil 1 so ausgebildet, dass zwischen dem ersten Düsenkörperteil 1 und dem zweiten Düsenkörperteil 3 im Montagebereich 5 ein Spalt 7 entsteht . Der Spalt 7 kann konstruktiv unterschiedlich ausgebildet werden . Beispielsweise kann die Spaltlänge und/oder Spaltbreite unterschiedlich gewählt werden . Er unterstützt die Kapillarwirkung des Hartlots und dient damit der Verbesserung des Hartlötvorgangs .
Figur 4 zeigt ein Ablaufdiagramm des Verfahrens zur Herstellung eines Düsenkörpers . In einem ersten Schritt Sl wird das erste Düsenkörperteil 1 mit dem zweiten Düsenkörperteil 3 miteinander montiert . Dies kann beispielsweise in der Form geschehen, dass das erste Düsenkörperteil 1 in das zweite Düsenkörperteil 3 eingeschoben wird oder über eine Montagevorrichtung zusammengespannt werden .
In einem zweiten Schritt S2 wird der Düsennadelführungskörper 2 in das montierten zweite Düsenkörperteil 3 eingebracht . Dies kann dadurch erfolgen, dass der Düsennadelführungskörper 2 in das zweite Düsenkörperteil 3 eingepresst wird, um eine definierte Position zu erreichen .
In einem dritten Verfahrensschritt wird Hartlot dem Montagebereich 5 zugeführt . Das Hartlot kann beispielsweise in Form von Hartlotpastenkügelchen zugeführt werden . Diese Hartlot- pastenkügelchen werden am Umfang des Montagebereichs 5 gleichmäßig zugeführt um eine möglichst gleichmäßige Ausbildung des Hartlots zu erreichen . Ferner können die Hartlotpastenkügelchen direkt in den Spalt 7 eingebracht werden .
In einem vierten Verfahrensschritt findet der Härtevorgang statt . Dabei wird beispielsweise eine Temperatur von 1000 ° bis 1100 ° Celsius erreicht, bei der das Hartlot schmilzt und das erste Düsenkörperteil 1 seine Härtetemperatur hat . Durch das geeignete Härteverfahren wird zumindest das erste Düsenkörperteil 1 gehärtet .